-緒論1.1課題背景在“數(shù)字中國(guó)”的時(shí)代背景下，新興技術(shù)如互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能、5G、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、BIM技術(shù)以及云計(jì)算等的發(fā)展，為體育館的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化提供了新的機(jī)遇。智能體育館的興起與智能體育館服務(wù)業(yè)態(tài)的出現(xiàn)，正是這一時(shí)代變革的產(chǎn)物[1]?！吨腥A人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出了迎接數(shù)字時(shí)代的要求，強(qiáng)調(diào)推進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)、數(shù)字社會(huì)、數(shù)字政府建設(shè)。在這一背景下，智能體育館成為了數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級(jí)、融合創(chuàng)新的重要方向之一[2]。綱要中強(qiáng)調(diào)了加快新興基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、培育新型消費(fèi)、發(fā)展服務(wù)消費(fèi)、壯大新興數(shù)字產(chǎn)業(yè)等多項(xiàng)措施，為智能體育館的發(fā)展提供了政策支持和戰(zhàn)略引導(dǎo)。我國(guó)大型體育館普遍存在能耗浪費(fèi)多、經(jīng)費(fèi)負(fù)擔(dān)重、人力資源匱乏等問(wèn)題，制約了其可持續(xù)發(fā)展。這些問(wèn)題不僅影響了體育館的正常運(yùn)營(yíng)，也對(duì)社會(huì)環(huán)境帶來(lái)了較重的負(fù)擔(dān)。在這一背景下，智能體育館應(yīng)運(yùn)而生，成為解決這些問(wèn)題的有效途徑。智能體育館的核心技術(shù)包括大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、5G技術(shù)等新興技術(shù)，這些技術(shù)的應(yīng)用使得體育館能夠?qū)崿F(xiàn)智能化管理和運(yùn)營(yíng)。智能體育館的建設(shè)與改造不僅是技術(shù)革新的體現(xiàn)，更是智能服務(wù)的升級(jí)和創(chuàng)新。當(dāng)前，學(xué)界和業(yè)界對(duì)智能體育館的定義尚未統(tǒng)一，但在不同的領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始加強(qiáng)對(duì)其關(guān)注，如西安奧體中心、寧波奧體中心、杭州奧體中心、五棵松體育中心、國(guó)家游泳中心、深圳體育中心等場(chǎng)館都在不同程度上進(jìn)行了智能化改造，通過(guò)智能化管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)場(chǎng)館設(shè)施、運(yùn)營(yíng)和服務(wù)的優(yōu)化[3-5]。圖1-1智能體育館綜合控制系統(tǒng)智能體育館的智能服務(wù)可以滿足多方位、多角度、多需求的不同客體，包括觀眾、運(yùn)動(dòng)員、管理人員等。通過(guò)智能化技術(shù)的應(yīng)用，體育館可以提高設(shè)施的利用率，優(yōu)化資源配置，提升服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[6]。同時(shí)，智能體育館的建設(shè)也將為體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供新的動(dòng)力，促進(jìn)體育事業(yè)的繁榮。作為數(shù)字時(shí)代的產(chǎn)物，將成為未來(lái)體育產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向之一。通過(guò)充分發(fā)揮新興技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，智能體育館將為體育館的管理和運(yùn)營(yíng)帶來(lái)革命性的改變，推動(dòng)體育事業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。1.2智能體育館國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀：DavidPugh、JimMercurio和EmilyLucas等人認(rèn)為，位于美國(guó)加州舊金山的Levi's體育館是全球技術(shù)最先進(jìn)的娛樂(lè)場(chǎng)館之一[7]。這座體育場(chǎng)充分利用了它在硅谷中心的地理優(yōu)勢(shì)，與多家當(dāng)?shù)乜萍季揞^建立了合作。球迷們可以通過(guò)“太陽(yáng)能電橋”進(jìn)入場(chǎng)館，并通過(guò)“英特爾門”進(jìn)入，全場(chǎng)館覆蓋的免費(fèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)觀賽體驗(yàn)的關(guān)鍵。Levi's體育館鼓勵(lì)球迷使用應(yīng)用程序來(lái)收集反饋、觀看比賽重播，并關(guān)注全國(guó)其他比賽的進(jìn)展。體育館內(nèi)裝有2000臺(tái)高清電視和兩塊96000平方英尺的巨型LED屏幕，屹立在看臺(tái)上。這些高清屏幕播放著比賽實(shí)況、廣告等內(nèi)容，而場(chǎng)館的揚(yáng)聲器系統(tǒng)設(shè)置在屏幕后方，將聲音集中在場(chǎng)館內(nèi)部，以減少對(duì)周邊居民的噪音污染。Levi's體育館還因其建筑業(yè)的可持續(xù)性方法和能源回收工作而獲得了金級(jí)LEED認(rèn)證。此外，體育館屋頂收集的再生水被用于灌溉場(chǎng)地，而太陽(yáng)能在為主要娛樂(lè)設(shè)施提供所需能量方面發(fā)揮了重要作用。MarkWilson將SportVU系統(tǒng)比喻為重塑NBA的Moneyball，該系統(tǒng)通過(guò)在球場(chǎng)上安裝的微型攝像頭跟蹤每位球員的投籃、傳球和跑動(dòng)，計(jì)算球員的命中率和跑動(dòng)距離。NBA的工作人員可以訪問(wèn)球隊(duì)的所有原始數(shù)據(jù)，這意味著各隊(duì)都能挖掘整個(gè)NBA比賽中收集到的所有信息[8]。圖1-2NBA智能控制系統(tǒng)PriyaNarasimhan等人介紹了“YinzCam”云托管服務(wù)，這是一個(gè)廣泛應(yīng)用于NHL、NFL、NBA、NCAA等聯(lián)賽球隊(duì)和場(chǎng)館官方移動(dòng)應(yīng)用的系統(tǒng)。最初設(shè)計(jì)用于支持?jǐn)?shù)千名用戶，現(xiàn)在可支持任何賽事日數(shù)百萬(wàn)并發(fā)用戶[9]。圖1-2YinzCam控制系統(tǒng)SethuramanPanchanathan等人建議從城市化的角度出發(fā)，將智能體育館作為體育館，以一個(gè)兼顧規(guī)模和異構(gòu)性、評(píng)估可擴(kuò)展性的環(huán)境，部署和測(cè)試智能城市解決方案和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[10]。提議吸引了包括亞利桑那州立大學(xué)（ASU）、都柏林城市大學(xué)（DCU）、英特爾公司、蓋爾體育協(xié)會(huì)（GAA）、亞利桑那州立大學(xué)的SunDevil體育館，以及愛(ài)爾蘭的CrokePark體育館在內(nèi)的多個(gè)機(jī)構(gòu)和合作伙伴，共同研究物聯(lián)網(wǎng)和智能城市技術(shù)及其應(yīng)用。國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀:智能體育館的概念涵蓋了多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)與應(yīng)用，從建筑信息模型到物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)的全生命周期應(yīng)用，旨在實(shí)現(xiàn)體育館在賽時(shí)功能需要和賽后綜合利用上的全面提升。研究者對(duì)智能體育館的定義有所不同，但普遍認(rèn)為智能體育館是在新一代信息技術(shù)的支持下，通過(guò)感知、收集、計(jì)算和分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)體育場(chǎng)館設(shè)計(jì)、建設(shè)、營(yíng)銷、管理和服務(wù)等方面的智能化升級(jí)的區(qū)域空間、發(fā)展過(guò)程和實(shí)踐模式。劉占省等認(rèn)為，智能體育館是將新興信息技術(shù)融入體育館的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理全過(guò)程，旨在提高運(yùn)營(yíng)效率、提升用戶體驗(yàn)[11]。傅鋼強(qiáng)等則將智能體育館視為一個(gè)生態(tài)創(chuàng)新系統(tǒng)和綜合性過(guò)程，強(qiáng)調(diào)依托大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈和人工智能等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)體育場(chǎng)館智能化升級(jí)[12]。柴仲學(xué)則關(guān)注智能體育館的服務(wù)轉(zhuǎn)型升級(jí)，強(qiáng)調(diào)硬件設(shè)施智能化、運(yùn)營(yíng)管理信息化和服務(wù)數(shù)據(jù)化的重要性[13]。劉佳昊則將智能場(chǎng)館視為體育產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新方向，強(qiáng)調(diào)數(shù)字技術(shù)與場(chǎng)館實(shí)際建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的結(jié)合[14]。徐永清則認(rèn)為智能場(chǎng)館是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，促進(jìn)場(chǎng)館規(guī)劃、建設(shè)、管理和服務(wù)智能化的新理念和新模式[15]。在探索智能服務(wù)與新興技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用方面，各領(lǐng)域的研究者們提出了許多有關(guān)圖書(shū)館智能服務(wù)的模型、技術(shù)和服務(wù)內(nèi)容。柳益君等學(xué)者從大數(shù)據(jù)挖掘的角度出發(fā)，研究了圖書(shū)館智能服務(wù)的模型、技術(shù)和服務(wù)內(nèi)容[16]。覃瑋境等則以人工智能技術(shù)為驅(qū)動(dòng)力，探討了智能圖書(shū)館服務(wù)的邏輯與路徑[17]。朱洪波等學(xué)者基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行研究，提出了以智能服務(wù)終端、智能服務(wù)網(wǎng)絡(luò)、虛擬信息平臺(tái)和智能服務(wù)平臺(tái)為核心的智能服務(wù)商店3S物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)[18]。劉露提出了在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下構(gòu)建公共圖書(shū)館智能服務(wù)體系的構(gòu)想，包括移動(dòng)智能終端與智能服務(wù)體系構(gòu)建、社交網(wǎng)絡(luò)與智能服務(wù)體系構(gòu)建以及學(xué)科館員與智能服務(wù)體系構(gòu)建[19]。胡瑩瑩以5G+區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)，研究了圖書(shū)館智能服務(wù)的應(yīng)用。岳和平研究了5G技術(shù)在圖書(shū)館智能服務(wù)場(chǎng)景建設(shè)中的應(yīng)用[20]。儲(chǔ)節(jié)旺提出了基于邊緣計(jì)算的智能圖書(shū)館智能服務(wù)體系框架，包括數(shù)據(jù)采集層、邊緣節(jié)點(diǎn)層和數(shù)據(jù)應(yīng)用層三個(gè)模塊[21]。在智能服務(wù)的特征方面，王穎純等指出智能圖書(shū)館服務(wù)的特點(diǎn)包括高效化、個(gè)性化和多元化。智能圖書(shū)館的服務(wù)機(jī)制涵蓋了智能學(xué)科服務(wù)、智能互動(dòng)服務(wù)、智能移動(dòng)圖書(shū)館服務(wù)、智能特殊群體服務(wù)和評(píng)價(jià)反饋功能等多個(gè)方面[22]。賀奕靜等學(xué)者對(duì)智能檔案館的智能服務(wù)功能進(jìn)行了研究，強(qiáng)調(diào)智能檔案館的服務(wù)應(yīng)基于用戶信息需求，以更加自動(dòng)化和智能化的方式提供檔案信息服務(wù)[23]。曾子明等提出了基于用戶視角的智能圖書(shū)館場(chǎng)景式服務(wù)體系框架，包括情景感知模塊、資源整合模塊、技術(shù)支撐模塊和場(chǎng)景服務(wù)模塊[24]。智能體育館的建設(shè)需要依托新一代信息技術(shù)，包括但不限于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等，實(shí)現(xiàn)對(duì)體育場(chǎng)館全方位的感知、互聯(lián)和智能化。這意味著智能體育館需要從設(shè)計(jì)規(guī)劃到建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理的全過(guò)程中，運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段，通過(guò)數(shù)據(jù)分析和智能化系統(tǒng)，提高體育館的效率、便捷性和用戶體驗(yàn)。智能體育館的發(fā)展還應(yīng)注重與現(xiàn)代科技和市場(chǎng)需求的結(jié)合，充分利用數(shù)字技術(shù)優(yōu)化場(chǎng)館管理、提升服務(wù)水平，并積極推動(dòng)體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新。智能體育館未來(lái)發(fā)展趨勢(shì):智能體育館的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)將是一個(gè)多維度的進(jìn)化過(guò)程，涉及技術(shù)創(chuàng)新、可持續(xù)性、增強(qiáng)的觀眾體驗(yàn)和新商業(yè)模式。隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G網(wǎng)絡(luò)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的成熟，體育館將轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨然?dòng)和個(gè)性化的娛樂(lè)場(chǎng)所。觀眾觀看比賽，還能通過(guò)AR/VR設(shè)備深入體驗(yàn)運(yùn)動(dòng)員視角，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析將提供前所未有的比賽洞察。體育館的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)將更加注重環(huán)境影響，采用可再生能源、智能節(jié)能系統(tǒng)和雨水收集系統(tǒng)等，以實(shí)現(xiàn)能源正性和水資源的循環(huán)利用。智能體育館將充分利用其數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)高度定制化的服務(wù)，如智能座位升級(jí)、移動(dòng)支付、實(shí)時(shí)導(dǎo)航等，為觀眾提供無(wú)縫的體驗(yàn)，同時(shí)也為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)更多的收入渠道和品牌合作機(jī)會(huì)。安全性也將大幅提升，包括生物識(shí)別技術(shù)在內(nèi)的先進(jìn)監(jiān)控系統(tǒng)，將確保觀眾安全的同時(shí)，提升入場(chǎng)效率。1.3論文研究?jī)?nèi)容及主要工作本研究使用ESP32作為主控板，結(jié)合溫濕度傳感器，二氧化碳傳感器，光敏傳感器等，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能體育館監(jiān)測(cè)與調(diào)控功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了智能體育館的節(jié)能減排。以下為智能體育館的具體方案設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括第二章智能體育館的方案設(shè)計(jì)，首先確定體育館系統(tǒng)的整體目標(biāo)，完成綜體方案設(shè)計(jì)，確定所需的功能模塊以及對(duì)智能體育館系統(tǒng)的性能要求。第三章主要對(duì)智能體育館的硬件及設(shè)計(jì)展開(kāi)介紹，詳細(xì)介紹了體育館系統(tǒng)中使用的主控板，在此基礎(chǔ)上介紹智能體育館的相關(guān)硬件，以及硬件設(shè)計(jì)過(guò)程，例如硬件搭建和設(shè)計(jì)思路。設(shè)計(jì)目標(biāo)是各模塊之間可以相互配合，完成各項(xiàng)功能與硬件之間的聯(lián)動(dòng)。第四章介紹了程序設(shè)計(jì)平臺(tái)和代碼設(shè)計(jì)以及軟件平臺(tái)和軟件設(shè)計(jì)。第五章是對(duì)智能體育館系統(tǒng)的整體測(cè)試與分析。

2智能體育館方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能體育館控制系統(tǒng)的業(yè)務(wù)目標(biāo)是要取代當(dāng)前體育館的人工管理模式，添加體育館環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能控制等功能，讓體育館的數(shù)據(jù)管理信息化，簡(jiǎn)化體育館管理流程，提高體育館管理的科技水平，為體育館的信息化和智能化提供強(qiáng)有力的支持。最終利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)體育館的智能化管理，貫徹了現(xiàn)代的“智慧場(chǎng)館”理念。具體目標(biāo)如下：（1）針對(duì)人員和設(shè)備管理，摒棄了過(guò)去繁瑣的手工登記方式，實(shí)現(xiàn)了體育館資源的信息化管理?，F(xiàn)在，可以方便地添加、刪除和修改人員和設(shè)備信息，實(shí)現(xiàn)了NFC打卡門禁的自動(dòng)管理，并與手機(jī)App實(shí)現(xiàn)了信息的互聯(lián)互通。（2）在體育館環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，引入了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)體育館的溫度、濕度和光照參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)友好的人機(jī)交互界面，用戶可以查詢、分析和統(tǒng)計(jì)體育館的溫度、濕度和光照等信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境的有效管理。（3）針對(duì)體育館智能化控制，采用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和手機(jī)APP相結(jié)合的方式，開(kāi)發(fā)了門禁控制、窗簾控制和燈光控制模塊。用戶可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)，提高了體育館的智能化水平，為體育館工作人員與運(yùn)動(dòng)員提供了更便利的環(huán)境。（4）在體育館簽到方面，引入了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的簽到器和學(xué)生體育館卡相配合的方式，取代了原有的手工簽到方式。這一改進(jìn)大大簡(jiǎn)化了體育館簽到流程，節(jié)約了人力物力，提高了效率。（5）為了更好地統(tǒng)一管理體育館，建立了統(tǒng)一管理平臺(tái)。通過(guò)對(duì)體育館管理業(yè)務(wù)流程的分析，將信息管理、環(huán)境監(jiān)控、智能控制等各個(gè)模塊集中管理起來(lái)，建立了物聯(lián)網(wǎng)體育館管理APP。不僅確保了管理的高度統(tǒng)一化，還能夠保證平臺(tái)的快速、簡(jiǎn)約、高效升級(jí)，以及系統(tǒng)平臺(tái)的穩(wěn)定運(yùn)行。2.2智能體育館總體方案市場(chǎng)上常見(jiàn)的單片機(jī)種類有很多，比如51單片機(jī)、STM32單片機(jī)和Arduino單片機(jī)等。單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制中心，相當(dāng)于人類的大腦，所以單片機(jī)的選型對(duì)于系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是至關(guān)重要的一步。本系統(tǒng)從中央處理器、存儲(chǔ)空間、單片機(jī)的工作效率和工作電壓等各種參數(shù)信息對(duì)四種單片機(jī)分析對(duì)比。從表2-1中可以看出ESP32單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)突出，高度集成的外設(shè)，可對(duì)接多種網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)，為用戶縮短了開(kāi)發(fā)周期，是專門為移動(dòng)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的，具有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的低功耗芯片。適合應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的智能體育館開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中，基于此本系統(tǒng)選取ESP32單片機(jī)作為主控板。表2-1各單片機(jī)優(yōu)勢(shì)對(duì)比名稱51STM32ArduinoESP32中央處理器8位32位8位32位雙核存儲(chǔ)空間128KBRAM64KBRAM32KBROM384KBROM4KBROM512KBROM2KBRAM520KBRAM工作頻率(MHz)工作電壓(V)125722~3.61652403.3~5串行接口支持全雙工通信支持半雙工同步采用同步支持半雙工同步異步通信全雙工同步通信異步通信全雙工異步同步通信價(jià)格低高高低優(yōu)點(diǎn)體積小可靠性高管腳豐富功能全面開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單成本低、集成度高、速度快、功能強(qiáng)大缺點(diǎn)運(yùn)行速度慢保護(hù)能力差價(jià)格貴、多路信號(hào)需要并行處理、速度慢功耗大引腳少應(yīng)用領(lǐng)域教學(xué)場(chǎng)合工業(yè)控制創(chuàng)意作品物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、家庭自動(dòng)化本文針對(duì)空氣質(zhì)量問(wèn)題，建立智能空氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)二氧化碳、氧氣濃度、濕度和溫度等參數(shù)，并配合自動(dòng)通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，以提高室內(nèi)空氣質(zhì)量和用戶舒適度。引入智能照明系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)活動(dòng)和自然光照度智能調(diào)整照明，采用LED照明和光感應(yīng)控制等節(jié)能技術(shù)，降低能源消耗。安全方面實(shí)施火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)和煙霧監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和緊急報(bào)警，確保用戶和設(shè)施的安全。引入門禁系統(tǒng)，確保只有合法的用戶能夠進(jìn)入體育館，提高安全性。系統(tǒng)組成框圖如下：圖2-1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.3系統(tǒng)各模塊功能實(shí)現(xiàn)調(diào)整體育館內(nèi)溫濕度功能：使用溫濕度傳感器，采集體育館中的溫濕度，實(shí)時(shí)顯示在液晶屏上，并且可以設(shè)置部分?jǐn)?shù)值，當(dāng)體育館內(nèi)溫度達(dá)到普通數(shù)值時(shí)自動(dòng)調(diào)控場(chǎng)館內(nèi)溫度，使場(chǎng)館保持恒溫。達(dá)到過(guò)高閾值時(shí)會(huì)實(shí)時(shí)報(bào)警，同步實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的調(diào)控。使用二氧化碳傳感器:采集體育館內(nèi)二氧化碳數(shù)值，實(shí)時(shí)顯示，當(dāng)達(dá)到設(shè)置閾值時(shí)能通風(fēng)自動(dòng)調(diào)節(jié)。使用光敏傳感器：監(jiān)測(cè)體育館內(nèi)光照強(qiáng)度，控制補(bǔ)光燈進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，自動(dòng)窗簾的開(kāi)啟與關(guān)閉。系統(tǒng)使用WIFI模塊：進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，設(shè)計(jì)手機(jī)端程序，顯示場(chǎng)館各類信息，實(shí)現(xiàn)預(yù)約場(chǎng)地與場(chǎng)館以及簽到等功能。使用nfc檢測(cè)模塊：實(shí)現(xiàn)使用nfc卡片或手機(jī)設(shè)備完成簽到功能。使用粉塵檢測(cè)傳感器：檢測(cè)體育館內(nèi)煙霧濃度和火焰數(shù)值，可設(shè)置一定的閾值，達(dá)到或超過(guò)閾值后，自動(dòng)報(bào)警，并且將數(shù)據(jù)上傳至手機(jī)等客戶端。2.4系統(tǒng)性能要求基于單片機(jī)的智能體育館控制系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，最終需要滿足以下性能要求：（1）系統(tǒng)完整性系統(tǒng)完整性是評(píng)估系統(tǒng)優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)，為了確保系統(tǒng)的完整性，在需求分析階段進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研，并深入研究了基于單片機(jī)的體育館信息管理及監(jiān)控系統(tǒng)的需求。在開(kāi)發(fā)階段，充分考慮了系統(tǒng)的現(xiàn)有功能以及未來(lái)的擴(kuò)展性。在測(cè)試階段，對(duì)系統(tǒng)的所有功能模塊進(jìn)行了全面測(cè)試，以確保系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性。（2）系統(tǒng)安全性系統(tǒng)安全性是系統(tǒng)分析的重要方面，應(yīng)在需求分析階段就開(kāi)始考慮，以確保產(chǎn)品在各種環(huán)境下能夠安全使用。系統(tǒng)作為一種基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)，不僅包括軟件模塊，還涉及到許多硬件模塊。因此，在保證軟件安全可靠性的同時(shí)，也要考慮硬件電路的安全性和應(yīng)急措施，以確保系統(tǒng)的安全性和可控性。（3）系統(tǒng)兼容性系統(tǒng)兼容性是指系統(tǒng)能夠在不同環(huán)境中正常運(yùn)行的能力。本系統(tǒng)的軟件客戶端包括物聯(lián)網(wǎng)體育館管理網(wǎng)站和Android手機(jī)客戶端。為了保證系統(tǒng)的兼容性，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中充分考慮了不同操作系統(tǒng)和瀏覽器的兼容性，采用了主流的開(kāi)源框架和技術(shù)。（4）系統(tǒng)可靠性系統(tǒng)涉及到實(shí)時(shí)采集體育館的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行實(shí)時(shí)控制操作，因此必須具備良好的系統(tǒng)可靠性。在開(kāi)發(fā)和測(cè)試過(guò)程中，特別關(guān)注系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，以確保系統(tǒng)能夠持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行，不出現(xiàn)故障和中斷，從而保證系統(tǒng)的實(shí)用性和可靠性。（5）系統(tǒng)容錯(cuò)性系統(tǒng)容錯(cuò)性是指系統(tǒng)可以從部分失效中自動(dòng)恢復(fù)，并且不會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的整體性能。例如，本系統(tǒng)涉及到數(shù)據(jù)傳輸，可能會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)性的傳輸故障，因此設(shè)計(jì)了通信協(xié)議和機(jī)制，確保即使出現(xiàn)部分失效，系統(tǒng)也能夠自動(dòng)恢復(fù)，并且不會(huì)嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎蜏?zhǔn)確性。

3智能體育館硬件及設(shè)計(jì)3.1硬件介紹本系統(tǒng)采用了ESP32微控制器作為核心處理單元，以其卓越的穩(wěn)定性和高效的射頻功能脫穎而出，通過(guò)監(jiān)測(cè)溫度傳感器、二氧化碳傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌⒐饷綦娮璧雀黝悅鞲衅鲾?shù)值，智能控制舵機(jī)的方向以及風(fēng)扇、LED燈的開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)智能體育館的硬件自動(dòng)化。3.1.1主控制器ESP32介紹ESP32搭載了一個(gè)高效能處理器，具備強(qiáng)大的運(yùn)算和驅(qū)動(dòng)力，以及豐富的擴(kuò)展功能，這使得它能輕松應(yīng)對(duì)各種智能控制場(chǎng)景的需求。在硬件設(shè)計(jì)方面，ESP32的引腳布局被精心規(guī)劃，以便于實(shí)現(xiàn)與其他電子組件的順暢連接。同時(shí)，電路原理圖展示了ESP32與系統(tǒng)其他部分的互連方式，提供了一個(gè)清晰的硬件接口和信號(hào)流向的視圖。圖3-1芯片引腳圖如圖3-1，ESP32提供了多種引腳，用于連接外部設(shè)備和傳感器。這些引腳包括數(shù)字I/O、模擬輸入、PWM輸出、以及專用功能引腳，如SPI、I2C、UART通信端口。這種多功能的引腳布局允許靈活的硬件設(shè)計(jì)，可以適配不同的應(yīng)用需求。圖3-2芯片電路圖圖3-3ESP32最小系統(tǒng)電路原理ESP32模組是一款集成了Wi-Fi和藍(lán)牙功能的高性能微控制器，其最小系統(tǒng)配置主要包括供電與復(fù)位電路以及串口調(diào)試電路：（1）供電&復(fù)位電路在供電方面，ESP32模組需要穩(wěn)定的3.3V電源供電。為了確保微控制器能夠正確啟動(dòng)，設(shè)計(jì)中包含了復(fù)位電路：EN端（Enable）：通常連接到3.3V高電平，以使ESP32模組處于工作狀態(tài)。復(fù)位開(kāi)關(guān)：復(fù)位電路中包含一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)，當(dāng)按下時(shí)會(huì)將EN端短接至地（GND），這樣會(huì)將ESP32模組復(fù)位。釋放按鈕后，EN端重新連接到3.3V，ESP32模組隨即啟動(dòng)。如圖3-4所示。圖3-4ESP32供電、復(fù)位電路原理（2）串口電路ESP32-S具備多組串口功能，但在設(shè)計(jì)中為了避免與其他外圍設(shè)備的沖突，選擇了特定的串口引腳進(jìn)行調(diào)試：RXD0和TXD0：分別對(duì)應(yīng)ESP32-S的第34引腳（RXD0）和第35引腳（TXD0），用于串行數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。USBtoTTL轉(zhuǎn)換器：為了實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的通信，需要一個(gè)USB到TTL的轉(zhuǎn)換器。將轉(zhuǎn)換器的接收引腳（RXD）連接到ESP32-S的第35引腳（TXD0），轉(zhuǎn)換器的發(fā)送引腳（TXD）連接到ESP32-S的第34引腳（RXD0）。共地連接：USBtoTTL轉(zhuǎn)換器的地（GND）應(yīng)與ESP32-S的第38引腳連接，以確保信號(hào)參考電平一致。圖3-5串口調(diào)試電路原理3.1.2智能照明控制在本設(shè)計(jì)中，控制系統(tǒng)通過(guò)連接光敏電阻來(lái)感知周圍環(huán)境的光照水平，傳感器輸出的模擬信號(hào)被引導(dǎo)至ESP32微控制器，微控制器內(nèi)部的程序會(huì)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行分析。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)照明設(shè)備的精確控制，設(shè)計(jì)中還嵌入了一個(gè)功率調(diào)節(jié)模塊。這個(gè)模塊使用三極管作為開(kāi)關(guān)元件來(lái)控制連接至燈具的電源線路。三極管的導(dǎo)通與截止受到微控制器的PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號(hào)的控制，這允許對(duì)燈光亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。3-1光敏傳感器的引腳說(shuō)明序號(hào)光敏傳感器主控板1G接地，電源負(fù)極2V5V3SA0~A5光敏傳感器的核心部分是光敏電阻，這是一種特殊的電阻器，根據(jù)內(nèi)部的光電效應(yīng)來(lái)檢測(cè)光源。光線越強(qiáng)，電阻值就越低，因此在明亮的條件下，電阻可以小于1K?。光敏傳感器對(duì)光非常敏感，主要用于檢測(cè)環(huán)境中的亮度變化。這種特性使得光敏傳感器在自動(dòng)窗簾控制等家居應(yīng)用中非常實(shí)用，能夠讓用戶的生活更加便捷。除了工業(yè)應(yīng)用外，光敏電阻的特殊性能也在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，可以用于各種電路中，以控制和調(diào)節(jié)光線，例如用于光控開(kāi)關(guān)、照明系統(tǒng)和相機(jī)的自動(dòng)曝光控制等。本系統(tǒng)選擇的光敏傳感器具有廣泛的檢測(cè)范圍和較高的精度值，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于集成到各種設(shè)備和系統(tǒng)中。因此，在智能體育館中，它可以用于監(jiān)測(cè)場(chǎng)館內(nèi)部的光照強(qiáng)度，以便根據(jù)需要調(diào)節(jié)燈光亮度或控制窗簾開(kāi)合，從而提高能源利用效率和用戶舒適度。圖3-6光敏傳感器實(shí)物圖圖3-7照明控制電路圖3.1.3環(huán)境數(shù)據(jù)采集煙霧傳感器通過(guò)其傳感器檢測(cè)煙霧濃度，一旦超過(guò)閾值即表明可能發(fā)生火災(zāi)。報(bào)警器可藍(lán)牙通信，煙霧會(huì)影響電離子平衡，引起電壓和電流變化，控制器于是發(fā)出警報(bào)信號(hào)。圖3-9煙霧傳感器實(shí)物圖傳感器具備四個(gè)管腳，允許它與主控板的數(shù)字或模擬接口相連。模擬接口連接時(shí)，傳感器輸出的模擬值會(huì)隨火焰大小和與火焰距離的變化而變化。連接至數(shù)字接口時(shí)，傳感器輸出的數(shù)字值取決于其讀取的模擬值是否超過(guò)預(yù)設(shè)閾值：模擬值低于閾值時(shí)輸出低電平（0），高于閾值時(shí)輸出高電平（1）。表3-2煙霧傳感器引腳說(shuō)明序號(hào)煙霧傳感器主控板1G接地，電源負(fù)極2V5V3AA0~A54DP1~P15圖3-10傳感器電路圖二氧化碳?xì)怏w傳感器專門用于探測(cè)空氣中的二氧化碳濃度。它能夠檢測(cè)并量化周圍環(huán)境中二氧化碳的存在程度。圖3-11CO2傳感器實(shí)物圖傳感器有四個(gè)管腳主控板的引腳連接說(shuō)明。表3-3CO2傳感器引腳序號(hào)氣體傳感器主控板1G接地，電源負(fù)極2V5V3AA0~A54DP1~P15傳感器電路原理圖如圖：圖3-12傳感器電路圖3.1.4溫濕度傳感器DHT11是一種常用的溫濕度傳感器，適用于智能體育館等環(huán)境監(jiān)測(cè)場(chǎng)合的原因主要是DHT11價(jià)格低廉，適合批量部署在體育館內(nèi)。有3個(gè)引腳，分別是VCC、DATA、GND，便于與微控制器連接。溫度測(cè)量精度為±2°C，濕度測(cè)量精度為±5%RH，對(duì)于一般體育館的環(huán)境監(jiān)控來(lái)說(shuō)，這樣的精度通常是足夠的。DHT11在其工作范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，有著廣泛的社區(qū)支持和成熟的庫(kù)，可以很容易地集成到各種微控制器項(xiàng)目中。表3-4溫濕度傳感器DHT11引腳說(shuō)明序號(hào)溫濕度傳感器主控板.1G接地,電源負(fù)極.2V5V.3SA0~A5圖3-13傳感器實(shí)物圖圖3-14溫濕度傳感器電路圖圖3-15主控芯片接線圖3.2硬件設(shè)計(jì)3.2.1智能照明硬件設(shè)計(jì)基于ESP32單片機(jī)的智能體育館系統(tǒng)中，智能照明控制電路的設(shè)計(jì)是其核心功能之一，旨在實(shí)現(xiàn)高效燈光管理以節(jié)約能源并提供舒適的運(yùn)動(dòng)環(huán)境。ESP32單片機(jī)作為智能控制的核心，允許管理員或用戶根據(jù)體育館的使用情況實(shí)現(xiàn)燈光的遠(yuǎn)程控制、定時(shí)控制和自動(dòng)調(diào)光。系統(tǒng)采用光敏傳感器和舵機(jī)實(shí)現(xiàn)了一種基于光控的自動(dòng)窗簾系統(tǒng)。光敏傳感器感知外界光照強(qiáng)度的變化，并根據(jù)預(yù)設(shè)的光照強(qiáng)度閾值來(lái)判斷是否適合打開(kāi)窗簾。當(dāng)光照強(qiáng)度適宜時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)控制舵機(jī)將窗簾打開(kāi)，讓光線自然地進(jìn)入室內(nèi)；反之，當(dāng)光照強(qiáng)度不適宜時(shí)，系統(tǒng)則關(guān)閉窗簾，以保持室內(nèi)的舒適度。系統(tǒng)具有自動(dòng)感應(yīng)光照強(qiáng)度的功能，能夠根據(jù)光線的變化智能地調(diào)節(jié)窗簾的開(kāi)合狀態(tài)，為用戶提供了便利和舒適的室內(nèi)環(huán)境體驗(yàn)。圖3-16光控窗簾功能流程圖3.2.2溫度調(diào)控硬件設(shè)計(jì)該模塊主要包括空氣質(zhì)量檢測(cè)功能，以確保體育館內(nèi)部空氣的清潔度。這個(gè)功能主要依賴于不同類型的傳感器，包括氣體CO2傳感器以及環(huán)境質(zhì)量傳感器等。氣體CO2傳感器用于監(jiān)測(cè)體育館內(nèi)部的二氧化碳濃度。高濃度的二氧化碳會(huì)導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降，影響人員的健康和舒適度。因此，氣體CO2傳感器的主要功能是準(zhǔn)確測(cè)量二氧化碳濃度，并在達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)發(fā)出警報(bào)，以提示需要通風(fēng)換氣或其他處理措施。環(huán)境質(zhì)量傳感器用于監(jiān)測(cè)體育館內(nèi)部的空氣質(zhì)量指標(biāo)，如溫度、濕度等，能夠反映空氣的清潔度和舒適度，對(duì)于體育館內(nèi)部環(huán)境的管理和調(diào)控至關(guān)重要。此外系統(tǒng)利用溫濕度傳感器采集室內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)變化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)扇周圍環(huán)境的熱量情況。一旦溫度超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值，系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)風(fēng)扇以降低室內(nèi)溫度。反之，當(dāng)溫度低于閾值時(shí)，系統(tǒng)將關(guān)閉風(fēng)扇。同時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)根據(jù)溫度和濕度的變化調(diào)節(jié)風(fēng)扇的速度，以確保室內(nèi)的舒適度。當(dāng)溫度較高時(shí)，風(fēng)扇將以更高的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，加快空氣流動(dòng)，帶走室內(nèi)的熱量；而當(dāng)溫度降低時(shí)，風(fēng)扇的速度將逐漸減慢，避免造成過(guò)度的空氣流動(dòng)，保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定。此外，系統(tǒng)還能夠根據(jù)溫度和濕度的變化來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)扇的吹風(fēng)方向，以優(yōu)化空氣流動(dòng)的效果。當(dāng)溫度較高時(shí)，風(fēng)扇可能會(huì)調(diào)整為向上吹風(fēng)，以促進(jìn)室內(nèi)空氣對(duì)流，進(jìn)而降低整體溫度；而在溫度較低時(shí)，風(fēng)扇可能會(huì)調(diào)整為向下吹風(fēng)，以幫助室內(nèi)空氣更均勻地分布，提高舒適度。圖3-15溫濕度傳感器接線圖3.2.3空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)硬件設(shè)計(jì)環(huán)境傳感器內(nèi)部的金屬氧化物敏感元件用于測(cè)量環(huán)境中的CO2CO2傳感器功能模塊則用于檢測(cè)家庭中的氣體泄漏情況，如甲烷、天然氣、液化氣、氫氣等。此外，它還可以檢測(cè)家庭環(huán)境中存在的有毒有害氣體。室內(nèi)空氣質(zhì)量受到多種氣體的影響，如二氧化碳、臭氧等。氣體傳感器通過(guò)檢測(cè)導(dǎo)電率的變化來(lái)判斷空氣中的氣體濃度值。導(dǎo)電率和氣體濃度值成正比關(guān)系，因此氣體濃度越大，導(dǎo)電率越大，傳感器輸出的模擬信號(hào)也越大。圖3-8空氣質(zhì)量檢測(cè)模塊電路接線實(shí)物3.2.4煙霧傳感器硬件設(shè)計(jì)煙霧傳感器功能模塊通過(guò)煙霧傳感器檢測(cè)家庭中的煙霧，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)，防止火災(zāi)的發(fā)生。火焰?zhèn)鞲衅骼眉t外線來(lái)搜索火源，因?yàn)槿紵鹧娴妮椛渚哂忻黠@的紅外線特征。傳感器將火焰的亮度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后發(fā)送給中間處理器。中間處理器接收到信號(hào)后會(huì)做出相應(yīng)的程序處理，當(dāng)檢測(cè)到有火焰時(shí)，輸出高電平信號(hào)，反之則輸出低電平信號(hào)。在智能體育館的環(huán)境檢測(cè)中，火焰感器通過(guò)檢測(cè)特定波長(zhǎng)的紅外輻射來(lái)識(shí)別火焰，將其亮度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，需注意與火焰保持適當(dāng)距離避免損壞。

4智能體育館軟件及設(shè)計(jì)4.1開(kāi)發(fā)環(huán)境及軟件介紹Arduino是一款免費(fèi)開(kāi)源的微控制器平臺(tái)，廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)和原型開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域。它的開(kāi)發(fā)環(huán)境主要由用于編寫代碼的文本編輯器、消息區(qū)、文本控制臺(tái)和一個(gè)帶有常用功能按鈕和文本菜單的工具欄等組成。Arduino采用項(xiàng)目方式進(jìn)行管理，所有的代碼存在統(tǒng)一的位置，方便開(kāi)發(fā)者組織和管理項(xiàng)目。串口監(jiān)視器是一個(gè)重要的調(diào)試工具，可以顯示從主控板發(fā)送的數(shù)據(jù)，幫助開(kāi)發(fā)者進(jìn)行串口通信的調(diào)試和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。另外，Arduino還提供了一個(gè)串行繪圖儀，可以在Arduino運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)的變化，并且可以將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦上，通過(guò)電腦端的界面查看數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，便于開(kāi)發(fā)者分析和調(diào)試。Arduino的開(kāi)發(fā)環(huán)境支持多種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供商（ISP）在線燒錄功能，同時(shí)也兼容Flash、MaxMSP等多種程序，為開(kāi)發(fā)者提供了更加靈活和便利的開(kāi)發(fā)選擇。其編程語(yǔ)言基于C語(yǔ)言，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，主要由兩個(gè)部分組成：setup()函數(shù)和loop()函數(shù)。其中，setup()函數(shù)用于初始化變量和引腳模式等設(shè)置，僅在程序開(kāi)始運(yùn)行時(shí)執(zhí)行一次；而loop()函數(shù)則是主要的功能代碼區(qū)域，其中編寫了Arduino的功能函數(shù)和硬件部分啟動(dòng)代碼，使得這些功能可以循環(huán)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)了Arduino程序的主要邏輯。圖4-1ArduinoIDE開(kāi)發(fā)環(huán)境界面Arduino是由可編程的微控制器和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境—ArduinoIDE構(gòu)成的。用戶通過(guò)編寫代碼上傳到控制板。在編寫程序之前，需要搭建ESP32環(huán)境。一般的步驟如下：（1）進(jìn)入File->Preferences(或ArduinoIDE的Arduino->Preferences，取決于操作系統(tǒng))。在"AdditionalBoardManagerURLs"文本框中，輸入ESP32板管理器的JSONURL：/dl/package_esp32_index.json。點(diǎn)擊“OK”保存設(shè)置。（2）打開(kāi)Tools->Board->BoardsManager。在搜索框中輸入ESP32。找到ESP32byEspressifSystems條目，點(diǎn)擊安裝。（3）使用合適的USB線將ESP32開(kāi)發(fā)板連接到電腦。選擇對(duì)應(yīng)的串行端口：Tools->Port，選擇對(duì)應(yīng)連接的ESP32板的端口。圖4-2配置環(huán)境界面流程圖如圖所示：圖3-17溫濕度、風(fēng)扇控制流程圖圖3-18空氣質(zhì)量檢測(cè)功能流程圖煙霧傳感器流程圖：圖3-19煙霧傳感器功能流程圖4.2軟件設(shè)計(jì)圖4-4手機(jī)APP功能圖本文基于AndroidStudio的手機(jī)APP開(kāi)發(fā)環(huán)境，詳細(xì)步驟如下：第1步:安裝并配置JDK訪問(wèn)Oracle官網(wǎng)下載適合你的操作系統(tǒng)的JavaDevelopmentKit(JDK)。安裝JDK，按照安裝向?qū)瓿砂惭b流程。配置環(huán)境變量：在系統(tǒng)變量中新增JAVA_HOME，其值為JDK安裝目錄。在系統(tǒng)變量的Path中添加JDK的bin目錄路徑。第2步:安裝AndroidStudio訪問(wèn)AndroidStudio官方網(wǎng)站或其他官方渠道下載AndroidStudio安裝包。運(yùn)行安裝包并遵循安裝向?qū)У闹甘就瓿砂惭b。第3步:安裝AndroidSDK啟動(dòng)AndroidStudio后，它通常會(huì)自動(dòng)提示安裝AndroidSDK。如未提示，則可以在IDE中通過(guò)Tools->SDKManager找到并安裝。在SDKManager中選擇需要的AndroidSDK版本以及相關(guān)的SDK工具進(jìn)行安裝。配置環(huán)境變量：在系統(tǒng)變量中新增ANDROID_HOME，其值為AndroidSDK安裝目錄。在系統(tǒng)變量的Path中添加AndroidSDK的platform-tools目錄路徑。第4步:配置Android虛擬設(shè)備（AVD）在AndroidStudio中，打開(kāi)AVDManager。創(chuàng)建一個(gè)新的AVD，選擇所需的設(shè)備類型、系統(tǒng)鏡像以及配置。啟動(dòng)創(chuàng)建好的AVD進(jìn)行測(cè)試。圖4-3AndroidStudio開(kāi)發(fā)環(huán)境界面圖4-5環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)控以及硬件控制功能流程圖軟件是以藍(lán)牙方式與硬件實(shí)現(xiàn)通信，首先將硬件連接電源并開(kāi)啟，便可以使用startDiscovery()方法開(kāi)始搜索藍(lán)牙設(shè)備。在搜索期間，可以通過(guò)監(jiān)聽(tīng)廣播來(lái)發(fā)現(xiàn)新設(shè)備，一旦找到智能體育館的ESP32主控板的藍(lán)牙設(shè)備，則可以使用BluetoothDevice對(duì)象與其建立連接。并且可現(xiàn)實(shí)藍(lán)牙連接設(shè)備的名稱。在軟件中用戶和場(chǎng)館管理者可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)場(chǎng)館中各類數(shù)據(jù)，并且使用BluetoothSocket對(duì)象來(lái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)傳輸通道。通過(guò)藍(lán)牙套接字可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，這樣就可以手動(dòng)更改APP中的設(shè)置來(lái)改變場(chǎng)館內(nèi)各硬件工作狀態(tài)。圖4-6建立藍(lán)牙通信部分代碼圖4-7場(chǎng)地預(yù)約簽到功能流程圖場(chǎng)地預(yù)約的設(shè)計(jì)目的是減少各場(chǎng)館占用場(chǎng)地問(wèn)題，在APP中可直接查看場(chǎng)地使用情況，以確保用戶到達(dá)對(duì)應(yīng)場(chǎng)地，并杜絕他人無(wú)端占用場(chǎng)地的行為。且用戶可在APP中直接預(yù)約場(chǎng)地，節(jié)省用戶時(shí)間。當(dāng)用戶簽到或預(yù)約成功后，場(chǎng)地中LED燈由綠色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色。圖4-8場(chǎng)地預(yù)約功能展示圖4-9手機(jī)APP控制圖4.3系統(tǒng)硬件組裝實(shí)物圖4-10體育館實(shí)物圖圖中可見(jiàn)智能體育館中各傳感器安置在體育館四周的墻壁之上，以便于監(jiān)測(cè)場(chǎng)館中各項(xiàng)數(shù)據(jù)。并且LED燈安放在體育館頂端，方便對(duì)體育館整體的照明。顯示屏也設(shè)計(jì)在體育館墻壁之上，方便用戶以及管理者更方便的了解場(chǎng)館中各項(xiàng)數(shù)據(jù)。圖4-11風(fēng)扇實(shí)物圖在場(chǎng)館一側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)大型風(fēng)扇，增加場(chǎng)館的通風(fēng)效率以及溫度調(diào)控功能的穩(wěn)定，并且不會(huì)干擾用戶對(duì)場(chǎng)館器材及場(chǎng)地的使用。

5測(cè)試及結(jié)果分析5.1實(shí)驗(yàn)測(cè)試（1）硬件功能測(cè)試：進(jìn)行基礎(chǔ)功能測(cè)試，包括傳感器模塊的數(shù)據(jù)采集和執(zhí)行器的控制功能。測(cè)試溫濕度傳感器、光敏傳感器和煙霧傳感器的數(shù)據(jù)采集是否正常，并確保傳感器數(shù)據(jù)能夠在串口監(jiān)視器中正確顯示。測(cè)試執(zhí)行器的控制功能，例如控制舵機(jī)打開(kāi)和關(guān)閉、控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速等。圖5-1LED燈開(kāi)關(guān)展示圖圖5-2舵機(jī)開(kāi)關(guān)展示圖（2）軟件功能測(cè)試：驗(yàn)證系統(tǒng)的整體功能是否符合設(shè)計(jì)要求，模擬不同的環(huán)境情況，如溫度變化、光照強(qiáng)度變化、煙霧檢測(cè)等，觀察系統(tǒng)的反應(yīng)是否準(zhǔn)確。測(cè)試系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，如根據(jù)溫度變化自動(dòng)控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速和舵機(jī)的開(kāi)合程度。圖5-3煙霧監(jiān)測(cè)展示圖圖5-4火焰監(jiān)測(cè)展示圖5.2測(cè)試結(jié)果分析測(cè)試項(xiàng)目風(fēng)扇控制窗簾控制LED燈控制溫度傳感器光敏傳感器煙霧傳感器結(jié)論是否正常工作是是是是是是所有功能正?？刂祈憫?yīng)時(shí)間<1秒<1秒<1秒響應(yīng)時(shí)間符合預(yù)期數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高高高傳感器數(shù)據(jù)準(zhǔn)確控制靈活性是是是控制靈活性良好通過(guò)分析結(jié)果得出：體育館系統(tǒng)各傳感器監(jiān)測(cè)功能正常，以較低的延遲傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，且相關(guān)硬件工作正常，并且可實(shí)現(xiàn)硬件之間的自動(dòng)化功能。

結(jié)論綜上所述，本系統(tǒng)利用ESP32作為硬件平臺(tái)，結(jié)合傳感器技術(shù)、無(wú)線通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了智能監(jiān)測(cè)、智能控制和數(shù)據(jù)管理等功能。通過(guò)控制系統(tǒng)，體育館管理者能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)場(chǎng)館的使用情況、溫度濕度等環(huán)境參數(shù)，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制燈光、換氣通風(fēng)、打卡門禁等設(shè)備；用戶則可以通過(guò)手機(jī)App預(yù)約場(chǎng)地、體育館環(huán)境數(shù)據(jù)等，提升了用戶體驗(yàn)和服務(wù)質(zhì)量。

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